El motor rotativo Wankel, también conocido como motor rotativo, es un tipo de motor de combustión interna que utiliza un rotor en vez de los pistones de los motores alternativos. Su funcionamiento se basa en un ciclo rotatorio que lo diferencia de los motores convencionales de pistón.
Félix Wankel, un ingeniero alemán, concibió el motor rotativo en 1924 y obtuvo la patente en 192Durante los años 1940, Wankel mejoró el diseño y también ideó un motor para torpedo con válvulas rotativas en cabeza. En los años 1950 y 1960, se hicieron grandes esfuerzos en desarrollar los motores rotativos Wankel. Eran especialmente interesantes por funcionar de forma suave y silenciosa, y con escasas averías, gracias a la simplicidad de su diseño.
Funcionamiento del motor Wankel
El motor Wankel es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente a los motores alternativos. Es un motor rotativo de cuatro tiempos, pero en zonas distintas del estator o bloque, con el pistón moviéndose sin detenciones de un tiempo a otro. Más concretamente, la envolvente es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular o triángulo-lobular que realiza un giro de centro variable (rotor excéntrico).
Este pistón transmite su movimiento rotatorio a un eje cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único. Al igual que un motor de pistones, el rotativo utiliza la presión producida por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte de la envolvente o estator y cerrada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motor reemplaza a los pistones.
Estos motores, en su mayoría, desarrollan una mayor potencia que los cilíndricos debido a una mayor compresión aero-explosiva, por ejemplo un 2 rotores equivale en potencia a un 6 cilindros de motor convencional.
El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el "estator" o "epitrocoide", delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expande y contrae alternativamente; es esta expansión-contracción la que aspira el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y luego expulsa los gases quemados hacia el escape.
Ventajas del motor Wankel
- Menos piezas móviles : El motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor convencional, tan solo cuatro piezas: bloque, rotor, árbol motor y sistema de refrigeración/engrase. Esto contribuye a una mayor fiabilidad.
- Suavidad de marcha : Todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está sometido un pistón. Están equilibrados internamente con contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibración. Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma más progresiva.
- Menor velocidad de rotación : Dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje y al tocar el estator, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad.
- Menores vibraciones : Dado que las inercias internas del motor son muy pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones, ni movimiento), solo se producen pequeñas vibraciones en la excéntrica.
- Menor peso : Debido al menor número de piezas que forman el motor en comparación con los de pistones y dado que generalmente se construyen motores de dos o tres rotores de 600 cc o 700 cc cada uno, ayuda a conseguir un menor peso final del motor.
Inconvenientes del motor Wankel
- Emisiones : Es más complicado ajustarse a las normas de emisiones contaminantes, ya que trabaja igual que un motor de dos tiempos, consumiendo aire, combustible y aceite.
- Costos de mantenimiento : Al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta más complejo por la dificultad en encontrar personal con formación adecuada en este tipo de motor.
- Consumo : La eficiencia termodinámica (relación energía disponible en el combustible / potencia efectiva) se ve reducida por la forma alargada de las cámaras de combustión, con una alta relación superficie/volumen.
- Difícil estanqueidad : Resulta muy difícil aislar cada una de las tres secciones del rotor, que deben ser estancas unas respecto a otras para un buen funcionamiento. Además, en los primeros modelos se hacía necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada seis años aproximadamente, por su desgaste.
- Sincronización : La sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que el encendido de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada.
- Encendido : El número y la situación de las bujías influían en el rendimiento del motor y en su complejidad. Han evolucionado a una única bujía por cámara para la mayoría de aplicaciones.
- Mantenimiento : Los segmentos que garantizan la estanqueidad debían cambiarse en plazos determinados debido al desgaste producido por el constante rozamiento de los vértices del rotor con la superficie de revestimiento de la epitrocoide. Este problema se ha solucionado desde los años 70.
- Freno motor : El motor rotativo Wankel tiene menos freno motor que los motores alternativos de 4T, por lo que los vehículos que lo usan precisan unos frenos de mayores dimensiones.
Historia del motor Wankel
El motor Wankel se ha utilizado en diversos tipos de vehículos, desde automóviles hasta motocicletas y aviones ligeros.
El NSU Spider fue el primer coche de producción en el entorno propulsado por un motor rotativo Wankel. Mazda ha sido la compañía que más ha utilizado los motores Wankel en automóviles, con modelos como el Mazda Cosmo Sport, RX-7 y RX-
En el entorno de las carreras, Mazda ha tenido un éxito sustancial con sus coches de dos y cuatro rotores. En 1991, Mazda consiguió la victoria en las 24 Horas de Le Mans con su prototipo 787B que montaba un motor de cuatro rotores.
A fecha de junio de 2014, son numerosos los productores que ofrecen motores Wankel y otros con diversas tecnologías, fundamentalmente de pequeño tamaño, adaptables a Kart, aviones ultraligeros, motoplaneadores, generadores eléctricos, etc.
Dificultades técnicas del motor Wankel
El desarrollo del motor Wankel ha tenido que superar diversos retos técnicos, principalmente relacionados con las emisiones, el consumo de combustible y la durabilidad. A lo largo de los años, se han ido desarrollando soluciones para minimizar estos inconvenientes.
La compañía japonesa Yanmar Diesel ha realizado importantes investigaciones sobre las características propias de diversas formas y posiciones del hueco de combustión en la superficie del rotor en relación con el número y posición de la/s bujía/s.
Mazda, que inicialmente empleaba segmentos de vértice de tres piezas, ha optado por segmentos de dos piezas para mejorar el rendimiento y la durabilidad del motor.
Otro de los problemas que se han ido solventando es la aparición de arrancamientos de material y fisuras en la superficie de la epitrocoide. Se han desarrollado soluciones como el uso de materiales más resistentes y el diseño de segmentos de vértice con una altura distinta en la zona central del segmento respecto a las zonas laterales.
Materiales del motor Wankel
Para el estator o bloque motor se han utilizado aleaciones de aluminio, aluminio/silicio o Al/Si/Cu. Los rotores se suelen fabricar en fundición y también de aluminio.
Combustible del motor Wankel
Se ha calculado que una gasolina con un octanaje de 87 es suficiente para un motor Wankel. Para la lubricación, se han usado sistemas de mezcla previa o una bomba dosificadora que añade una pequeña cantidad de aceite a la admisión.
Otros motores rotativos
Además del motor que inventó Félix Wankel, ha habido y hay muy diversos tipos de motores rotativos.
El motor rotativo Wankel es una tecnología de motor de combustión interna que ha sido objeto de numerosos estudios y desarrollos, pero que no ha llegado a consolidarse en la industria automovilística. A pesar de sus ventajas en términos de suavidad, ligereza y potencia, los problemas de consumo, emisiones y durabilidad han limitado su uso. Sin embargo, los avances tecnológicos pueden permitir que el motor Wankel se convierta en una alternativa viable en el futuro.
Si quieres conocer otros artículos parecidos a Motor rotativo wankel: funcionamiento, ventajas e inconvenientes puedes visitar la categoría Motor.